[发明专利]一种高精度零部件热变形测试装置及测试方法

说明书

一种高精度零部件热变形测试装置及测试方法，包括气浮平台(1)、分度装置底座(2)、分度装置组件(3)、分度装置转接平台(4)、测试件转接工装(5)、传感器保持架(6)、温箱(7)、轴流风扇(8)、温度传感器(9)、位移传感器(10)，通过两种传感器对装置温度及被测装置形变程度的监控，能够对微米量级的零部件热变形进行测试，同时对测试数据求平均值处理，测试精度高，测试范围大，结构简单，操作性强。

技术领域

本发明涉及一种高精度零部件热变形测试装置及测试方法，属于高精度测试领域。

背景技术

随着我国卫星有效载荷技术的快速发展，对大型高精度可展开伞状天线的需求日益明显，通信卫星、遥感卫星等都提出了相应的需求。可展开伞状天线主要由反射器和馈源两部分组成。目前大型可展开反射器主要分为环形、伞状和构架式等三类反射器。在以上三种主要的可展开反射器方案中，伞状天线能够实现最高的型面精度和结构刚度，特别适用于Ku波段以上的应用场合。

传统的伞状反射器主要由刚性支撑系统、索网结构和柔性金属网等部分组成。刚性支撑系统具有收拢展开功能，展开锁定后形成稳定的结构系统；索网系统主要由柔性的张力索构成，以一定的方式连接于天线结构主体之上，通过设计形成所需要的天线型面；柔性金属网按要求拼接出预定几何形状，悬挂固定于索网系统之上，主要起反射电磁波的作用。

通常，天线支撑座由碳纤维为基体的复合材料加工完成，自身的热变形相对其他同尺寸金属材料零件小很多，在±100℃温变范围内，天线支撑座的热变形一般小于100μm。因此，要求测量系统的热变形测量精度优于5μm。现有高精度变形测量最常用经纬仪和摄影测量系统，一般在1m范围内系统测量精度为0.02mm，但该系统目前无法在高温环境下进行测量。“数字相关全场测量系统”测量精度标称5μm，但该系统测量高温试件变形时，需要对试件用加热片进行加热。加热片会导致试件发生温度不均匀变形，这一变形可能接近或超过试件本身的热变形，因此很难确保标称的5μm测试精度。粘贴加热片也可能对产品造成不可恢复的损伤，不宜在正样产品上应用。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有技术中经纬仪和摄影测量系统测量精度有限，无法再高温环境下持续作业的问题，提出了一种高精度零部件热变形测试装置及测试方法，能够对微米量级的零部件热变形进行测试。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种高精度零部件热变形测试装置，包括气浮平台、分度装置组件、温箱、温度传感器、位移传感器，其中，所述温箱安装于气浮平台上，所述分度装置组件安装于温箱内，所述温度传感器安装于温箱顶端对温箱温度进行监测，分度装置组件上端接口处通过转接装置与位于温箱内部的被测装置相连，位移传感器贯穿温箱侧表面且一端触点与被测装置侧壁紧贴。

所述分度装置组件包括涡轮、蜗杆、分度控制盘，所述蜗杆安装于用于带动被测装置旋转的涡轮侧面，用于显示分度精度的分度控制盘通过平键和轴端挡圈连接于蜗杆一端。

所述涡轮与蜗杆传动比为120。

所述分度控制盘包括刻度盘、分度手轮、刻度指针，所述分度手轮、刻度指针均安装于刻度盘中心，分度手轮使被测装置绕涡轮轴心线转动，刻度指针同时转动于刻度盘上显示当前被测件转过的角度。

还包括分度装置转接平台、测试件转接工装，其中分度装置组件上端通过分度装置转接平台与测试件转接工装相连，被测装置放置于测试件转接工装上。

所述分度装置转接平台、测试件转接工装材料均为殷钢。

所述位移传感器为笔式位移传感器，数量为偶数并对称分布，安装高度相同的位移传感器均为同轴安装，量程为12mm，精度为1μm。

所述温箱为中空双层金属板，温箱外表面粘贴石棉材料保温层。

优选的，所述温度传感器安装间距小于30cm，